JP2022019121A - キャッピング装置及びそれを備える３次元造形物製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャッピングを行う際にインクジェットヘッドのノズル孔及びその周縁部において気泡の形成を阻止することが容易なキャッピング装置を提供すること。
【解決手段】ノズルプレートに設けられたノズル孔からインクが吐出するインクジェットヘッドに対してキャッピングを行うキャッピング装置であって、キャッピングの際に、インクジェットヘッドからの押圧力が作用することによって、表面の一部領域が変形してノズルプレートに密接する密接表面域が形成される弾性体を備え、弾性体の密接表面域は、ノズルプレートにおいて、弾性体が点接触又は線接触する位置からノズル孔の周縁部に到達するまで連続的に増大することによって、ノズル孔を密封するキャッピング装置。
【選択図】図１５

Description

本開示は、インクジェットヘッドに対してキャッピングを行うキャッピング装置に関するものである。

従来、上記キャッピング装置に関し、種々の技術が提案されている。

例えば、下記特許文献１に記載の技術は、流体を噴射するノズルが複数設けられた流体噴射ヘッドと、該流体噴射ヘッド側となる下流側に向けて前記流体を供給する流体供給流路とを有する流体噴射装置のメンテナンス装置であって、前記流体噴射ヘッドよりも上流側の圧力付与位置で、該流体供給流路内の前記流体に対して加圧を行うことで前記ノズルから前記流体を膨出させるとともに、該加圧に伴い前記ノズルから前記流体が膨出した状態において減圧を行う圧力付与機構と、該圧力付与機構が前記加圧及び前記減圧を行う場合に、前記圧力付与位置から前記各ノズルに至る流路毎の圧力損失の大きさに応じて、該圧力損失が相対的に小さい流路を通じて前記流体が供給される前記ノズルのノズル開口を閉塞するように前記流体噴射ヘッドに当接する当接部材と、を備える。

下記特許文献１の記載によれば、このメンテナンス装置では、圧力付与機構が加圧及び減圧を行う場合に、当接部材が、圧力付与位置から各ノズルに至る流路毎の圧力損失の大きさに応じて、圧力損失が相対的に小さい流路を通じて流体が供給されるノズルのノズル開口を閉塞するように流体噴射ヘッドに当接する。そのため、流路の圧力損失が小さく、圧力が付与され易いノズルのノズル開口を閉塞した後に加圧及び減圧をすることで、ノズル開口が閉塞されていないノズル内に集中的に圧力を付与することができる。これにより、圧力損失が大きく、圧力が付与され難いノズルからも、効率よく気泡を排出させることができる。したがって、複数のノズル内から効率よく気泡を排出させることができる。

特開２０１１－２４５６８２号公報

しかしながら、このメンテナンス装置をキャッピング装置として使用する場合には、当接部材が流体噴射ヘッドに当接する際に、当接部材と流体噴射ヘッドとの間に気泡が入ってしまうと、その気泡でノズル内のインクがノズル開口付近で乾燥し、ノズル詰まりを起こす虞があった。

本開示は、上述した点を鑑みてなされたものであり、キャッピングを行う際にインクジェットヘッドのノズル孔及びその周縁部において気泡の形成を阻止することが容易なキャッピング装置を提供することを課題とする。

本明細書は、ノズルプレートに設けられたノズル孔からインクが吐出するインクジェットヘッドに対してキャッピングを行うキャッピング装置であって、キャッピングの際に、インクジェットヘッドからの押圧力が作用することによって、表面の一部領域が変形してノズルプレートに密接する密接表面域が形成される弾性体を備え、弾性体の密接表面域は、ノズルプレートにおいて、弾性体が点接触又は線接触する位置からノズル孔の周縁部に到達するまで連続的に増大することによって、ノズル孔を密封するキャッピング装置を、開示する。

本開示によれば、キャッピング装置は、キャッピングを行う際にインクジェットヘッドのノズル孔及びその周縁部において気泡の形成を阻止することが容易である。

３次元積層電子デバイス製造装置を示す図である。 制御装置を示すブロック図である。 基板上に造形された３次元積層造形物を示す斜視図である。 第２印刷部で使用されるインクジェットヘッドのノズル孔を示す図である。 基板上に造形された３次元積層造形物を示す斜視図である。 基板上に造形された３次元積層造形物を示す斜視図である。 基板上に造形された３次元積層造形物を示す斜視図である。 基板上に造形された３次元積層造形物を示す斜視図である。 基板と３次元積層電子デバイスを示す斜視図である。 第１造形ユニット及び第２造形ユニットを示す図である。 制御装置を示すブロック図である。 第１造形ユニットを示す図である。 第１キャッピング装置が第１印刷部のインクジェットヘッドに対するキャピングを行う際において、第１印刷部のインクジェットヘッドと、第１キャッピング装置の基台及び弾性体とが、図１２の線Ｉ－Ｉで切断された場合の各断面を示す図（以下、第１キャッピング装置等の断面図と表記する）である。 第１キャッピング装置等の断面図である。 第１キャッピング装置等の断面図である。 第１キャッピング装置の弾性体の断面図である。 第１変更例の第１キャッピング装置等の断面図である。 第１変更例の第１キャッピング装置等の断面図である。 第１変更例の第１キャッピング装置の弾性体の断面図である。 第２変更例の第１キャッピング装置等の断面図である。 第３変更例の第１キャッピング装置の弾性体の断面図である。

以下、本開示の好適な実施形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１に、３次元積層電子デバイス製造装置１０を示す。３次元積層電子デバイス製造装置１０は、搬送装置２０と、第１造形ユニット２２と、第２造形ユニット２４と、装着ユニット２６と、制御装置（図２参照）２７を備えている。それら搬送装置２０と第１造形ユニット２２と第２造形ユニット２４と装着ユニット２６とは、３次元積層電子デバイス製造装置１０のベース２８の上に配置されている。ベース２８は、概して長方形状をなしており、以下の説明では、ベース２８の長手方向をＸ軸方向、ベース２８の短手方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方に直交する方向をＺ軸方向と称して説明する。

なお、Ｚ軸方向は、上下方向である。従って、以下では、Ｚ軸方向を上下方向と称して説明することがある。また、図面では、構成の一部が省略されて描かれていることがあり、描かれた各部の寸法比等は必ずしも正確ではない。

搬送装置２０は、Ｘ軸スライド機構３０と、Ｙ軸スライド機構３２とを備えている。そのＸ軸スライド機構３０は、Ｘ軸スライドレール３４とＸ軸スライダ３６とを有している。Ｘ軸スライドレール３４は、Ｘ軸方向に延びるように、ベース２８の上に配設されている。Ｘ軸スライダ３６は、Ｘ軸スライドレール３４によって、Ｘ軸方向にスライド可能に保持されている。さらに、Ｘ軸スライド機構３０は、電磁モータ（図２参照）３８を有しており、電磁モータ３８の駆動により、Ｘ軸スライダ３６がＸ軸方向の任意の位置に移動する。また、Ｙ軸スライド機構３２は、Ｙ軸スライドレール５０とステージ５２とを有している。Ｙ軸スライドレール５０は、Ｙ軸方向に延びるように、ベース２８の上に配設されている。Ｙ軸スライドレール５０の一端部が、Ｘ軸スライダ３６に連結されている。そのため、Ｙ軸スライドレール５０は、Ｘ軸方向に移動可能とされている。そして、そのＹ軸スライドレール５０には、ステージ５２が、Ｙ軸方向にスライド可能に保持されている。さらに、Ｙ軸スライド機構３２は、電磁モータ（図２参照）５６を有しており、電磁モータ５６の駆動により、ステージ５２がＹ軸方向の任意の位置に移動する。これにより、ステージ５２は、Ｘ軸スライド機構３０及びＹ軸スライド機構３２の駆動により、ベース２８上の任意の位置に移動する。

ステージ５２は、基台６０と、保持装置６２と、昇降装置６４とを有している。基台６０は、平板状に形成され、上面に基板が載せられる。保持装置６２は、基台６０のＸ軸方向の両側部に設けられている。そして、基台６０に載置された基板のＸ軸方向の両縁部が、保持装置６２によって挟まれることで、基板が固定的に保持される。また、昇降装置６４は、基台６０の下方に配設されており、基台６０をＺ軸方向で昇降させる。

第１造形ユニット２２は、ステージ５２の基台６０に載置された基板（図３参照）７０の上に回路配線層を造形するユニットであり、第１印刷部７２と、焼成部７４とを有している。第１印刷部７２は、インクジェットヘッド（図２参照）７６を有しており、基台６０に載置された基板７０の上に、金属インクを線状に吐出する。金属インクは、金属の微粒子が溶剤中に分散されたものである。なお、インクジェットヘッド７６は、例えば、圧電素子を用いたピエゾ方式によって複数のノズル孔から金属インクを吐出する。

焼成部７４は、レーザ照射装置（図２参照）７８を有している。レーザ照射装置７８は、基板７０の上に吐出された金属インクにレーザを照射する装置であり、レーザが照射された金属インクは焼成し、回路配線層が形成される。なお、金属インクの焼成とは、エネルギーを付与することによって、溶媒の気化や金属微粒子保護膜の分解等が行われ、金属微粒子が接触または融着をすることで、導電率が高くなる現象である。そして、金属インクが焼成することで、金属製の回路配線層が形成される。

また、第２造形ユニット２４は、ステージ５２の基台６０に載せられた基板７０の上に絶縁層を造形するユニットであり、第２印刷部８４と、硬化部８６とを有している。第２印刷部８４は、インクジェットヘッド（図２参照）８８を有しており、基台６０に載せらされた基板７０の上に紫外線硬化樹脂を吐出する。紫外線硬化樹脂は、紫外線の照射により硬化する樹脂である。なお、インクジェットヘッド８８は、例えば、圧電素子の変形によって樹脂を複数のノズル孔から吐出するピエゾ方式でもよく、樹脂を加熱して気泡を発生させ複数のノズル孔から吐出するサーマル方式でもよい。

硬化部８６は、平坦化装置（図２参照）９０と照射装置（図２参照）９２とを有している。平坦化装置９０は、インクジェットヘッド８８によって基板７０の上に吐出された紫外線硬化樹脂の上面を平坦化するものであり、例えば、紫外線硬化樹脂の表面を均しながら余剰分の樹脂を、ローラもしくはブレードによって掻き取ることで、紫外線硬化樹脂の厚みを均一させる。また、照射装置９２は、光源として水銀ランプもしくはＬＥＤを備えており、基板７０の上に吐出された紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する。これにより、基板７０の上に吐出された紫外線硬化樹脂が硬化し、絶縁層が形成される。

また、装着ユニット２６は、ステージ５２の基台６０に載せられた基板７０の上に電子部品（図７参照）９４を装着するユニットであり、供給部１００と、装着部１０２とを有している。供給部１００は、テーピング化された電子部品９４を１つずつ送り出すテープフィーダ（図２参照）１１０を複数有しており、供給位置において、電子部品９４を供給する。なお、供給部１００は、テープフィーダ１１０に限らず、トレイから電子部品９４をピックアップして供給するトレイ型の供給装置でもよい。また、供給部１００は、テープ型とトレイ型との両方、あるいはそれ以外の供給装置を備えた構成でもよい。

装着部１０２は、装着ヘッド（図２参照）１１２と、移動装置（図２参照）１１４とを有している。装着ヘッド１１２は、電子部品９４を吸着保持するための吸着ノズル（図７参照）１１６を有している。吸着ノズル１１６は、正負圧供給装置（図示省略）から負圧が供給されることで、エアの吸引により電子部品９４を吸着保持する。そして、正負圧供給装置から僅かな正圧が供給されることで、電子部品９４を離脱する。また、移動装置１１４は、テープフィーダ１１０による電子部品９４の供給位置と、基台６０に載せられた基板７０との間で、装着ヘッド１１２を移動させる。これにより、装着部１０２では、テープフィーダ１１０から供給された電子部品９４が、吸着ノズル１１６により保持され、その吸着ノズル１１６によって保持された電子部品９４が、基板７０の上に装着される。

また、制御装置２７は、図２に示すように、コントローラ１２０と、複数の駆動回路１２２とを備えている。複数の駆動回路１２２は、上記電磁モータ３８，５６、保持装置６２、昇降装置６４、インクジェットヘッド７６、レーザ照射装置７８、インクジェットヘッド８８、平坦化装置９０、照射装置９２、テープフィーダ１１０、装着ヘッド１１２、移動装置１１４に接続されている。コントローラ１２０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備え、コンピュータを主体とするものであり、複数の駆動回路１２２に接続されている。これにより、搬送装置２０、第１造形ユニット２２、第２造形ユニット２４、装着ユニット２６の作動が、コントローラ１２０によって制御される。

次に、３次元積層電子デバイスの製造方法について説明する。

まず、図３に示すように、基板７０の上に、３次元積層造形物２０２の１層目の絶縁層２０６が形成される。そのためには、ステージ５２が第２造形ユニット２４の下方に移動される。これにより、ステージ５２の基台６０に対してセットされている基板７０は、第２造形ユニット２４の下方に移動される。さらに、第２印刷部８４において、インクジェットヘッド８８が、基板７０の上面に対して紫外線硬化樹脂を薄膜状に吐出する。続いて、硬化部８６において、平坦化装置９０が、その吐出された紫外線硬化樹脂を、その膜厚が均一となるように平坦化する。その後、照射装置９２が、その平坦化された紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する。これにより、紫外線硬化樹脂が硬化する。以後、上述した第２造形ユニット２４における工程（つまり、第２印刷部８４の工程と硬化部８６の工程）が繰り返されることによって、基板７０の上では、３次元積層造形物２０２の１層目の絶縁層２０６が形成される。

第２印刷部８４で使用されるインクジェットヘッド８８には、図４に示すように、ノズルプレート１２８が設けられている。ノズルプレート１２８には、第１ノズル列１３０と第２ノズル列１３２が設けられている。第１ノズル列１３０と第２ノズル列１３２は、インクジェットヘッド８８の長手方向に沿って設けられている。第１ノズル列１３０と第２ノズル列１３２では、複数のノズル孔１３４が所定ピッチを空けて並んでいる。さらに、第１ノズル列１３０の各ノズル孔１３４は、第２ノズル列１３２の各ノズル孔１３４に対して、インクジェットヘッド８８の長手方向において、所定ピッチの半分ずれた位置に設けられている。つまり、インクジェットヘッド８８では、各ノズル孔１３４が千鳥状に配置されている。

第１ノズル列１３０と第２ノズル列１３２では、各ノズル孔１３４から紫外線硬化樹脂が吐出される。コントローラ１２０は、３次元積層造形物２０２の製造状況に応じて、紫外線硬化樹脂を吐出するノズル孔１３４を選択することが可能である。

なお、これらの点は、第１印刷部７２で金属インクを吐出するインクジェットヘッド７６においても、同様である。インクジェットヘッド８８，７６は、２つのノズル列１３０，１３２が設けられたものに限らず、１つ又は３つ以上のノズル列が設けられたものであってもよい。また、インクジェットヘッド８８，７６は、各ノズル孔１３４が千鳥状に配置されたものに限らず、各ノズル孔１３４が格子状に配置されたものであってもよい。さらに、インクジェットヘッド８８，７６は、各ノズル孔１３４が所定ピッチで並んだものに限らず、例えば、各ノズル孔１３４のピッチが徐々に変化したり、或いは、各ノズル孔１３４が不規則に並んだものであってもよい。

次に、基板７０の上に、３次元積層造形物２０２の１層目の回路配線層２０８が形成され、硬化される。そのためには、ステージ５２が第１造形ユニット２２の下方に移動される。さらに、図５に示すように、第１印刷部７２において、インクジェットヘッド７６が、３次元積層造形物２０２の絶縁層２０６の上面に対して、金属インクを配線回路パターンに応じて線状に吐出する。これにより、３次元積層造形物２０２の絶縁層２０６の上面では、１層目の回路配線層２０８が複数形成される。その後、焼成部７４において、レーザ照射装置７８が、その線状に吐出された金属インクにレーザを照射する。これにより、金属インクが硬化する。このようにして、３次元積層造形物２０２の絶縁層２０６の上面では、各回路配線層２０８が硬化される。

その後、第２造形ユニット２４における工程及び第１造形ユニット２２における工程が繰り返される。これにより、図６に示すように、３次元積層造形物２０２では、２層目の絶縁層２１０が形成され、２層目の回路配線層２１２が複数形成され、硬化される。

但し、第２造形ユニット２４における工程では、第２印刷部８４の工程と硬化部８６の工程が繰り返される際において、インクジェットヘッド８８が、１層目の各回路配線層２０８の上面に対して、所定の部分が概して円形に露出するように、紫外線硬化樹脂を吐出する。これにより、２層目の絶縁層２１０では、複数のビアホール２１４が形成される。各ビアホール２１４は、２層目の絶縁層２１０の上面から１層目の回路配線層２０８の上面に向かうに連れて先細りした形状である。さらに、インクジェットヘッド８８が、１層目の絶縁層２０６の上面に対して、所定の部分が概して矩形に露出するように、紫外線硬化樹脂を吐出する。これにより、２層目の絶縁層２１０では、キャビティ２１６が形成される。

また、第１造形ユニット２２における工程では、第１印刷部７２の工程において、金属インクが、２層目の絶縁層２１０の上面から、各ビアホール２１４の傾斜面を経由して、１層目の各回路配線層２０８の上面に至るまで吐出される。従って、焼成部７４の工程が実行されると、２層目の回路配線層２１２が、各ビアホール２１４の傾斜面を経由して、１層目の各回路配線層２０８と電気的に接続される。

その後、第２造形ユニット２４における工程及び第１造形ユニット２２における工程が繰り返される。これにより、図７に示すように、３次元積層造形物２０２では、３層目の絶縁層２１８が形成され、３層目の回路配線層２２０が複数形成され、硬化される。その際、２層目の絶縁層２１０にある各ビアホール２１４は、硬化した紫外線硬化樹脂で埋められる。さらに、３層目の絶縁層２１８では、２層目の絶縁層２１０に形成された各ビアホール２１４やキャビティ２１６と同様にして、複数のビアホール２２２やキャビティ２２４が形成される。これにより、３層目の回路配線層２２０が、各ビアホール２２２の傾斜面を経由して、２層目の各回路配線層２１２と電気的に接続される。また、３層目の絶縁層２１８に形成されたキャビティ２２４は、２層目の絶縁層２１０にあるキャビティ２１６と上下方向で連なった状態で設けられる。

なお、以下の説明において、キャビティ２１６，２２４を区別せずに総称する場合は、キャビティ２２４と表記する。また、図７では、１層目の絶縁層２０６の上面にある各回路配線層２０８と、２層目の絶縁層２１０に形成された各ビアホール２１４やキャビティ２１６は、省略している。

続いて、ステージ５２が装着ユニット２６の下方に移動される。装着ユニット２６では、テープフィーダ１１０により供給された電子部品９４が、図７に示すように、装着ヘッド１１２の吸着ノズル１１６に保持される。その保持された電子部品９４は、装着ヘッド１１２が移動装置１１４で移動するに伴って、キャビティ２２４に装着される。その際、電子部品９４の各電極９６は、上方を向く。さらに、電子部品９４の各電極９６の上面と、３層目の絶縁層２１８の上面は、同一平面上に位置する。

その後、第２造形ユニット２４における工程（つまり、第２印刷部８４の工程と硬化部８６の工程）が繰り返される。これにより、図７に示すように、３層目の絶縁層２１８にある各ビアホール２２２は、硬化した紫外線硬化樹脂で埋められる。また、キャビティ２２４を区画する内壁面と電子部品９４との間隙も、硬化した紫外線硬化樹脂で埋められる。さらに、第１造形ユニット２２における工程が行われる。これにより、４層目の回路配線層２２６が、３層目の回路配線層２２０の一部と電子部品９４の各電極９６とを繋ぐように形成され、硬化される。これにより、電子部品９４は、各回路配線層２０８，２１２，２２０，２２６と電気的に接続される。

その後、第２造形ユニット２４における工程（つまり、第２印刷部８４の工程と硬化部８６の工程）が繰り返される。これにより、図８に示すように、４層目の絶縁層２２７が形成される。

なお、図８では、２層目の絶縁層２１０の上面にある各回路配線層２１２と、３層目の絶縁層２１８に形成された各ビアホール２２２やキャビティ２２４は、省略している。これらの点は、図９でも同様である。

続いて、図９に示すように、３次元積層造形物２０２は、溶剤などによって、基板７０から分離され、３次元積層電子デバイス２０４となる。

次に、インクジェットヘッド７６，８８に対して行われるキャッピングについて説明する。

図１０に示すように、第１造形ユニット２２は、上記第１印刷部７２及び焼成部７４に加えて、第１キャッピング装置１４０及び第１ガイドレール１４２を備えている。第１ガイドレール１４２は、第１キャッピング装置１４０から第１印刷部７２に亘り、Ｘ軸に沿って設けられている。第１ガイドレール１４２では、第１印刷部７２のインクジェットヘッド７６が、その長手方向をＸ軸方向に平行にさせた状態で、Ｘ軸方向へ移動可能にされている。第１キャッピング装置１４０は、金属インクを吐出するインクジェットヘッド７６に対してキャッピングを行うものであって、基台１４４及び弾性体１４６等を備えている。弾性体１４６は、基台１４４の上面に固定されており（図１３参照）、第１ガイドレール１４２に沿った位置に配されている。

第２造形ユニット２４は、上記第２印刷部８４及び硬化部８６に加えて、第２キャッピング装置１５０及び第２ガイドレール１５２を備えている。第２ガイドレール１５２は、第２キャッピング装置１５０から第２印刷部８４に亘り、Ｘ軸に沿って設けられている。第２ガイドレール１５２では、第２印刷部８４のインクジェットヘッド８８が、その長手方向をＸ軸方向に平行にさせた状態で、Ｘ軸方向へ移動可能にされている。第２キャッピング装置１５０は、紫外線硬化樹脂を吐出するインクジェットヘッド８８に対してキャッピングを行うものであって、基台１５４及び弾性体１５６等を備えている。弾性体１５６は、基台１５４の上面に固定されており、第２ガイドレール１５２に沿った位置に配されている。

図１１に示すように、第１キャッピング装置１４０及び第２キャッピング装置１５０は、上記制御装置２７に接続されている。制御装置２７では、上記コントローラ１２０が、複数の駆動回路１２２を介して、２台の電磁モータ１４７，１５７及び２台の昇降装置１４８，１５８に接続されている。電磁モータ１４７及び昇降装置１４８は、第１キャッピング装置１４０に備えられている。電磁モータ１５７及び昇降装置１５８は、第２キャッピング装置１５０に備えられている。これらにより、第１キャッピング装置１４０及び第２キャッピング装置１５０の各作動が、コントローラ１２０によって制御される。

第１キャッピング装置１４０において、電磁モータ１４７が駆動すると、第１ガイドレール１４２では、インクジェットヘッド７６がＸ軸方向の任意の位置に移動する。また、第１キャッピング装置１４０において、昇降装置１４８が駆動すると、基台１４４（及び弾性体１４６）がＺ軸方向（上下方向）の任意の位置に移動する。同様にして、第２キャッピング装置１５０において、電磁モータ１５７が駆動すると、第２ガイドレール１５２では、インクジェットヘッド８８がＸ軸方向の任意の位置に移動する。また、第２キャッピング装置１５０において、昇降装置１５８が駆動すると、基台１５４（及び弾性体１５６）がＺ軸方向（上下方向）の任意の位置に移動する。

第１キャッピング装置１４０において、インクジェットヘッド７６に対するキャッピングが行われる際は、図１２に示すように、まず、インクジェットヘッド７６が、第１ガイドレール１４２に案内されることによって、第１印刷部７２から第１キャッピング装置１４０の基台１４４（及び弾性体１４６）の上方にまで移動する。これにより、図１３の断面図に示すように、インクジェットヘッド７６のノズルプレート１２８は、Ｚ軸方向（上下方向）において、第１キャッピング装置１４０の基台１４４及び弾性体１４６と対向する。なお、ノズルプレート１２８の平面は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に平行な面である。

図１３には、インクジェットヘッド７６と、第１キャッピング装置１４０の基台１４４及び弾性体１４６とが、図１２の線Ｉ－Ｉで切断された場合の、各断面が示されている。さらに詳しく言うと、図１３には、インクジェットヘッド７６と、第１キャッピング装置１４０の基台１４４及び弾性体１４６とが、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に平行な面であって、インクジェットヘッド７６が備える複数のノズル孔１３４のうち１個のノズル孔１３４を通過する仮想平面で切断された場合の、各断面が示されている。

従って、インクジェットヘッド７６の各ノズル孔１３４は、Ｘ軸方向（図１３の紙面の垂直方向）に沿って並んでいる。また、第１キャッピング装置１４０の基台１４４及び弾性体１４６は、Ｘ軸方向（図１３の紙面の垂直方向）に沿って延在している。

基台１４４は、略直方体状をなし、その長手方向がＸ軸方向（図１３の紙面の垂直方向）と平行にあり、その短手方向がＹ軸方向と平行にある状態で、第１キャッピング装置１４０内に配されている。基台１４４の下面には、上記昇降装置１４８（図１１参照）が連結されている。これに対して、基台１４４の上面には、溝１４５が設けられている。溝１４５は、その断面が矩形状をなし、Ｘ軸方向（図１３の紙面の垂直方向）に沿って延在している。

弾性体１４６は、円柱状をなし、その円形断面の直径が、溝１４５の幅（Ｙ軸方向の寸法）と略等しく設けられている。円柱状の弾性体１４６は、その中心軸１４９がＸ軸方向（図１３の紙面の垂直方向）と平行になるようにして、溝１４５に取り付けられている。なお、溝１４５に取り付けられた状態の弾性体１４６では、その中心軸１４９が、Ｙ軸方向において、インクジェットヘッド７６の各ノズル孔１３４から僅かにずれた位置に配されている。

また、溝１４５の深さ（Ｚ軸方向の寸法）は、弾性体１４６の円形断面の半径と略等しく設けられている。そのため、弾性体１４６が溝１４５に取り付けられた状態では、弾性体１４６の中心軸１４９よりも上側の約半分が、溝１４５から上方へ突出している。つまり、弾性体１４６の中心軸１４９よりも上側の約半分は、Ｘ軸方向（図１３の紙面の垂直方向）に沿って延在する溝１４５の全域において、インクジェットヘッド７６のノズルプレート１２８へ向かって突出している。以下では、弾性体１４６の中心軸１４９よりも上側の約半分であって、溝１４５から突出している弾性体１４６の部分を、弾性体１４６の突出部分と称して説明する。

このようにして、第１キャッピング装置１４０の弾性体１４６の突出部分の上方には、インクジェットヘッド７６のノズルプレート１２８に設けられた各ノズル孔１３４が位置している。なお、インクジェットヘッド７６では、各ノズル孔１３４及び各ノズル孔１３４に連通するインク室１３６において、金属インク１３８が満たされた状態にある。

次に、第１キャッピング装置１４０では、弾性体１４６の突出部分をインクジェットヘッド７６のノズルプレート１２８に押し付けるため、基台１４４が、Ｚ軸方向（上下方向）のうち、上向きのＺ１方向へ、上記昇降装置１４８によって移動させられる。

その際、図１４に示すように、ノズルプレート１２８では、まず、ノズル孔１３４の周縁部１３５付近の位置１６２において、弾性体１４６が、Ｘ軸方向（図１４の紙面の垂直方向）に沿って線接触する状態になる。これにより、弾性体１４６の突出部分には、ノズルプレート１２８と線接触した箇所において、インクジェットヘッド７６からの押圧力Ｆが、Ｚ軸方向（上下方向）のうち、下向きのＺ２方向へ、つまり、弾性体１４６の内方へ向かって作用する。そのため、弾性体１４６の突出部分では、その表面１６０のうち、ノズルプレート１２８と線接触した箇所が、変形しながらノズルプレート１２８に隙間なく接して、密接表面域１６４を形成する。つまり、密接表面域１６４とは、弾性体１４６の表面１６０の一部領域であって、変形しながらノズルプレート１２８に隙間なく接している領域をいう。

なお、弾性体１４６は、押圧力Ｆが作用しなくなると、ほぼ元の形状に戻る性質をもつものである。

引き続き、基台１４４がＺ１方向（上向き）へ移動させられると、基台１４４がノズルプレート１２８に近づくに連れて、弾性体１４６の密接表面域１６４が、押圧力Ｆと共に大きくなる。そのため、図１５に示すように、弾性体１４６の密接表面域１６４は、ノズルプレート１２８において、弾性体１４６が線接触した位置１６２からＹ軸方向の両側へ向かって連続的に広がっていく。

さらに、基台１４４は、弾性体１４６の密接表面域１６４が各ノズル孔１３４の周縁部１３５を含むまで、Ｚ１方向（上向き）へ移動させられる。これにより、各ノズル孔１３４の周縁部１３５は、弾性体１４６の表面１６０と密接した状態になる。そのため、各ノズル孔１３４は、弾性体１４６によって塞がれる。このようにして、第１キャッピング装置１４０では、インクジェットヘッド７６の各ノズル孔１３４が弾性体１４６の密接表面域１６４で密封されることによって、インクジェットヘッド７６に対するキャッピングが行われる。

上述した点は、第２キャッピング装置１５０で行われるインクジェットヘッド８８に対するキャッピングについても、同様である。

以上詳細に説明したように、本実施形態の第１，第２キャッピング装置１４０，１５０では、弾性体１４６，１５６の表面１６０のうち、変形しながらノズルプレート１２８に隙間なく接している密接表面域１６４が、ノズルプレート１２８において、弾性体１４６，１５６が線接触した位置１６２から、各ノズル孔１３４の周縁部１３５を含むまで連続的に広がる。これによって、インクジェットヘッド７６，８８に対するキャッピングが行われる。

そのため、本実施形態の第１，第２キャッピング装置１４０，１５０では、キャッピングを行う際にインクジェットヘッド７６，８８のノズル孔１３４及びその周縁部１３５において気泡の形成を阻止することが容易である。

以下では、第１キャッピング装置１４０に設けられている弾性体１４６の断面について、その形状の特徴を説明する。図１６には、弾性体１４６を、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に平行な面であって、弾性体１４６の先端１６６と交差する仮想平面で切断した場合の断面が示されている。弾性体１４６の先端１６６は、弾性体１４６がノズルプレート１２８に線接触する箇所である。Ｚ軸方向は、上下方向であって、弾性体１４６における押圧力Ｆの作用方向（下向きのＺ２方向）を含んでいる。Ｙ軸方向は、ノズルプレート１２８において弾性体１４６の密接表面域１６４が連続的に広がっていく方向である。なお、上記図１３に示された弾性体１４６の断面は、図１６に示された弾性体１４６の断面と同一形状である。

図１６では、弾性体１４６の断面を示す円形の輪郭線のうち、弾性体１４６の密接表面域１６４に相当する部分を、輪郭線の一部分１６８として実線で示している。ここでは、弾性体１４６の断面のうち、密接表面域１６４に相当する輪郭線の一部分１６８と、その輪郭線の一部分１６８の両端１７０，１７０を結ぶ直線１７２とに囲まれる領域を、変形領域１７４と定義する。そのような変形領域１７４は、弾性体１４６の先端１６６から中心軸１４９へ向かうに連れて、Ｙ軸方向の寸法が徐々に大きくなる断面形状を有している。つまり、変形領域１７４の断面形状は、弾性体１４６の先端１６６から離れるに連れて、次第に幅広となるアーチ形状である。

なお、弾性体１４６の密接表面域１６４は、Ｘ軸方向とＹ軸方向に平行なノズルプレート１２８において、弾性体１４６がＸ軸方向に沿って線接触した位置１６２から、Ｘ軸方向を除く全方位（つまり、Ｘ軸方向とＹ軸方向に平行な平面上の全方位のうち、Ｘ軸方向を除くあらゆる方向）へ連続的に広がっていくとも言える。従って、弾性体１４６を切断する仮想平面が、Ｘ軸方向とＹ軸方向に平行な平面上の全方向のうち、Ｘ軸方向を除くいずれか一つの方向と、Ｚ軸方向とに平行であって、弾性体１４６の先端１６６を交差する面であれば、変形領域１７４の断面形状は、同様にして、弾性体１４６の先端１６６から離れるに連れて、次第に幅広となるアーチ形状となる。

これらの特徴は、第２キャッピング装置１５０に設けられている弾性体１５６の断面形状についても、同様である。

ちなみに、本実施形態において、第１印刷部７２又は第２印刷部８４は、印刷装置の一例である。第１キャッピング装置１４０又は第２キャッピング装置１５０は、キャッピング装置の一例である。金属インク１３８又は紫外線硬化樹脂は、インクの一例である。３次元積層造形物２０２又は３次元積層電子デバイス２０４は、３次元造形物の一例である。Ｙ軸方向は、密接表面域の増大方向の一例である。Ｚ２方向は、押圧力の作用方向の一例である。

３次元積層電子デバイス製造装置１０は、３次元造形物製造装置の一例である。なお、３次元積層電子デバイス製造装置１０から装着ユニット２６が排除された場合でも、このような装置は、電子部品９４が装着されない３次元積層造形物２０２を製造することが可能であることから、３次元造形物製造装置の一例である。

なお、本開示は上記実施形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

例えば、弾性体１４６，１５６は、上記実施形態での円柱状とは異なり、三角柱状であってもよい。このような場合を、弾性体１４６を例にして、図１７乃至図２０に示す。以下の説明では、上記実施形態と実質的に共通する部分には同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。

図１７乃至図１９に示す場合では、弾性体１４６の断面形状が、二等辺三角形であって、その頂角である先端１６６がノズルプレート１２８に向いた状態にある。基台１４４の溝１４５は、その幅（Ｙ軸方向の寸法）が、弾性体１４６の断面形状である二等辺三角形の底辺長さと略等しく設けられている。さらに、基台１４４の溝１４５は、その深さ（Ｚ軸方向の寸法）が、弾性体１４６の断面形状である二等辺三角形の高さよりも浅く設けられている。このような場合の変形領域１７４の断面形状は、弾性体１４６の先端１６６から離れるに連れて、次第に幅広となる二等辺三角形の形状である。

また、図２０に示すように、弾性体１４６の断面形状が直角三角形であってもよい。このような場合、基台１４４の溝１４５は、その幅（Ｙ軸方向の寸法）が、弾性体１４６の断面形状である直角三角形の直角を挟む２辺のうち、一方の辺長と略等しく設けられている。さらに、基台１４４の溝１４５は、その深さ（Ｚ軸方向の寸法）が、弾性体１４６の断面形状である直角三角形の直角を挟む２辺のうち、他方の辺長よりも浅く設けられている。このような場合の変形領域の断面形状（図示省略）は、弾性体１４６の先端１６６から離れるに連れて、次第に幅広となる直角三角形の形状である。

また、例えば、弾性体１４６，１５６は、その断面形状において、ノズルプレート１２８に線接触する箇所である先端１６６が、２箇所あってもよい。このような場合を、弾性体１４６を例にして、図２１に示す。図２１に示す例の場合は、２箇所の先端１６６毎に変形領域１７４が定義されるが、各変形領域１７４の断面形状も、同様にして、弾性体１４６の先端１６６から離れるに連れて、次第に幅広となる。なお、図２１に示された各変形領域１７４の断面形状は、三角形であるが、上方へ突出する円の一部（図１６参照）であってもよい。これらの点は、先端１６６が３箇所以上あっても、同様である。

また、第１，第２キャッピング装置１４０，１５０は、第１，第２印刷部７２，８４の内部に設けられてもよいし、第１，第２造形ユニット２２，２４の外部に設けられてもよい。

また、第１，第２キャッピング装置１４０，１５０では、基台１４４，１５４を不動とし、インクジェットヘッド７６，８８がＺ２方向（下向き）へ移動させられることによって、インクジェットヘッド７６，８８のノズルプレート１２８が、弾性体１４６，１５６の突出部分に押し付けられてもよい。

また、第１，第２キャッピング装置１４０，１５０では、インクジェットヘッド７６，８８に対するキャッピングが行われる際において、基台１４４，１５４又はインクジェットヘッド７６，８８が、Ｚ軸方向（上下方向）とは交差する方向へ移動させられてもよい。

また、第１，第２キャッピング装置１４０，１５０は、ノズル孔１３４が１個のみ設けられているインクジェットヘッド７６，８８に対しても、キャッピングを行うことが可能である。

また、第１，第２キャッピング装置１４０，１５０では、インクジェットヘッド７６，８８に対するキャッピングが行われる際において、弾性体１４６，１５６が、ノズルプレート１２８に対して、第１ノズル列１３０又は第２ノズル列１３２が設けられた位置に線接触してもよい。つまり、弾性体１４６，１５６は、各ノズル孔１３４に線接触してもよい。

また、弾性体１４６は、その外形が、円錐、角錐、球体、又は楕円体等であってもよい。このような場合、弾性体１４６の先端１６６は、弾性体１４６がノズルプレート１２８に点接触する箇所になる。従って、弾性体１４６の外形が円錐又は角錐の場合には、円錐又は角錐の頂点が、弾性体１４６の先端１６６となる。さらに、弾性体１４６の密接表面域１６４は、Ｘ軸方向とＹ軸方向に平行なノズルプレート１２８において、弾性体１４６が点接触した位置から、全方位（つまり、Ｘ軸方向とＹ軸方向に平行な平面上のあらゆる方向）へ連続的に広がっていく。従って、弾性体１４６を切断する仮想平面が、Ｘ軸方向とＹ軸方向に平行な平面上の全方向のうち、いずれか一つの方向と、Ｚ軸方向とに平行であって、弾性体１４６の先端１６６を通過する面であれば、変形領域１７４の断面形状は、弾性体１４６の先端１６６から離れるに連れて、次第に幅広となる。これらの点は、弾性体１５６においても、同様である。

また、上記実施形態において、弾性体１４６は、図１５又は図１８に示すように、圧縮力（押圧力Ｆ）による外形変形と共に体積変化が起きる性質を有するものであるが、例えば、ゴム材のように、圧縮力（押圧力Ｆ）で外形変形しても、体積変化が殆ど起きない非圧縮性の性質を有するものであってもよい。このような場合、インクジェットヘッド７６と基台１４４との間や、弾性体１４６が取り付けられた際の溝１４５内の空間は、弾性体１４６の逃げ代として機能する。これらの点は、弾性体１５６においても、同様である。

１０：３次元積層電子デバイス製造装置、７２：第１印刷部、７６：インクジェットヘッド、８４：第２印刷部、８８：インクジェットヘッド、１２８：ノズルプレート、１３４：ノズル孔、１３５：ノズル孔の周縁部、１３８：金属インク、１４０：第１キャッピング装置、１４６：弾性体、１５０：第２キャッピング装置、１５６：弾性体、１６０：弾性体の表面、１６２：ノズルプレートで弾性体が線接触する位置、１６４：弾性体の密着表面域、１６６：弾性体の先端、１６８：輪郭線の一部分、１７０：輪郭線の一部分の両端、１７２：直線、１７４：変形領域、２０２：３次元積層造形物、２０４：３次元積層電子デバイス、Ｆ：押圧力

Claims (5)

1. ノズルプレートに設けられたノズル孔からインクが吐出するインクジェットヘッドに対してキャッピングを行うキャッピング装置であって、
   前記キャッピングの際に、前記インクジェットヘッドからの押圧力が作用することによって、表面の一部領域が変形して前記ノズルプレートに密接する密接表面域が形成される弾性体を備え、
   前記弾性体の前記密接表面域は、前記ノズルプレートにおいて、前記弾性体が点接触又は線接触する位置から前記ノズル孔の周縁部に到達するまで連続的に増大することによって、前記ノズル孔を密封するキャッピング装置。
2. 前記弾性体における前記押圧力の作用方向と前記弾性体の前記密接表面域の増大方向とに平行な面であって、前記ノズルプレートに点接触又は線接触する前記弾性体の先端を通る仮想平面で前記弾性体を切断した場合の断面において、前記密接表面域に相当する前記断面の輪郭線の一部分と、前記輪郭線の前記一部分の両端を結ぶ直線とに囲まれる変形領域は、前記弾性体の前記先端から離れるに連れて次第に幅広となる断面形状を有する請求項１に記載のキャッピング装置。
3. 前記弾性体において、前記変形領域の前記断面形状はアーチ形状である請求項２に記載のキャッピング装置。
4. 前記弾性体において、前記変形領域の前記断面形状は三角形状である請求項２に記載のキャッピング装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の前記キャッピング装置と、
   前記キャッピング装置によって前記キャッピングが行われる前記インクジェットヘッドを有し、前記ノズル孔から吐出するインクによって、３次元積層造形で造形可能な厚さの層毎に３次元造形物を形成する印刷装置と、を備える３次元造形物製造装置。

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